CN100524884C

CN100524884C - 电致发光器件

Info

Publication number: CN100524884C
Application number: CNB028206754A
Authority: CN
Inventors: T·U·施伦科
Original assignee: Toppoly Optoelectronics Corp
Current assignee: TPO Displays Corp
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2002-10-14
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2022-10-14
Also published as: CN1572032A; WO2003034513A1; US7557502B2; JP4510452B2; JP2005506666A; EP1440486A1; KR20040052240A; US20040251826A1

Abstract

一种有机电致发光器件(1)，包括：支撑在透明衬底(6)上的EL元件(2)。提供陶瓷或玻璃-陶瓷材料的盖板(7)，该板由金属密封装置(10)密封到透明衬底，由此对EL元件形成气密封装。盖板支持驱动器IC(15)。盖板具有内部导体(12a、12b、12c)，其连接连接至EL元件(2)的第一接触垫(13a、13b、13c)，并且到连接至驱动器IC(15)的第二接触垫(14a、14b、14c)，其所连接的至少一个第一接触垫和第二接触垫是非对准的。

Description

电致发光器件

技术领域

本发明涉及一种有机电致发光器件，包括透明衬底、提供有面向透明衬底的第一面和与第一面相对的第二面的盖板、至少一个电致发光元件，该元件包含排列在透明衬底和盖板之间的有机电致发光层、接合透明衬底和盖板的中间密封装置。有机电致发光器件是新型的平面发射显示器，可以用于大量不同的应用中，例如移动电话、管理器、计算机和所有其它的由具有或不具有背光的LCD或其它平面显示器件服务的应用。

背景技术

器件包括其一面上覆盖有一些光学箔片、而另一面上覆盖有多个电极结构薄层的玻璃板，电极由诸如透明ITO和例如铝、钡、锂等的不同金属构成。在这些电极之间放置发光聚合物。总厚度在亚微米的范围内的这种堆栈形成器件的有源部分。由于该堆栈中的某些层对氧或水敏感，器件的有源部分必须通过金属或玻璃盖或通过薄膜或厚膜层气密或水密密封。在薄膜或厚膜层的情况下必须确定的是首先在电极的顶部提供绝缘层以防止可由金属层造成的短路。盖通过(电绝缘)粘合剂粘结至器件，提供一个填充干燥剂和/或氧吸收剂的空腔。

为了得到工作显示器，电导体必须将密封区域内的内电极连接至外部区域。这些导体通常在玻璃表面上设置并且穿过由绝缘胶或薄膜层组成的密封线。这种密封技术具有两个主要缺点：

诸如环氧树脂、热熔聚合物或其它有机成分的粘合胶通常允许少量水扩散至器件中，其需要在器件中使用“吸气剂材料”(干燥剂)

从器件中引出的大量电极一个接一个的平放，至驱动IC的互连要求额外的电连接器件。这也要求薄膜或厚膜密封器件。

发明内容

因此本发明的目的是提供上述开始段落中提及种类的有机电致发光器件，其具有气密闭合的外壳。此目的由下实现：

盖板由选自由玻璃-陶瓷和陶瓷材料组成的组的材料形成；

第一导电图案形成在盖板的第一面上并且包含第一接触垫；

第二导电图案形成在盖板的另一面上并且包含第二接触垫；以及

第一和第二导电图案通过在盖板内延伸的至少两个内导体电互连，每个内导体互连第一接触垫至未与该第一接触垫对准的第二接触垫，该至少两个内导体具有基本平行于盖板的各面之一延伸的部分。

由于穿过盖板的导体的提供，密封装置可以选择得非常薄并优选将外壳闭合。特别是盖板是高温共烧陶瓷(HTCC)或低温共烧陶瓷(LTCC)衬底。LTCC是多层共烧的玻璃-陶瓷材料具有在陶瓷体内部的高导电导体。LTCC材料相比金属或玻璃来说完全气密的。其导体包括例如Cu或Ag。衬底的厚度由层数来决定，并且典型地每层100至150μm。烧结的衬底是平面的，具有从标准的100μm目前降至30μm的电极的间距。材料的膨胀系数适合与透明衬底匹配。由于盖板具有多层结构，它可包含任何想要的内导体数，因此数量大到足够提供至电致发光元件的全部必要连接。

通过将LTCC盖板与PolyLED器件组合，气密的金属密封可通过焊接在LTCC和玻璃板之间形成，该密封包围和密封器件的有源部分。在大部分情况下器件中不需要干燥剂。电极不需要穿过密封。从器件的有源部分的电极至LTCC的通路(电通过连接器)的互连可选择地通过焊接，或者，例如通过ACF(各向异性导电箔)或导电环氧树脂来制造。在LTCC内高导电线在任意方向布置，可形成互连和甚至可集成无源元件，例如电容器、电感器或电阻器的功能。IC的接合-图案可随意置于任何位置。

这种组合导致空前可靠的非常薄的、平面的模块。LTCC的额外成本通过省去豪华的互连箔、减少包装和更多的集成功能来补偿。

在合适的实施例中，至少两个内导体在盖板中延伸，每一个导体互连第一接触垫至未与第一接触垫对准的第二接触垫。在这一实施例中，内导体不仅基本上垂直于盖板的第一面延伸，而且横向延伸。这样具有可随意选择接触垫的位置的优点。在这里的另一实施例中，该至少两个内导体每个具有基本上平行于盖板各面之一延伸的部分。这些基本上平行延伸的部分在盖板的内部以多个不同的层排列。这提供了进一步的灵活性，灵活性在这样一个实施例中进一步得到增加，在该实施例中其中第一接触垫特别是电致发光元件的接触垫连接的次序不同于第二接触垫连接至外部电路的次序。

电致发光元件可在透明衬底和盖板上存在。在第一实施例中电致发光元件置于透明衬底上，并提供有在盖板的第一面上的第一导电图案中互连至第一接触垫的阳极和阴极的电极图案。这具有按照常规工艺，首先ITO及最后不同的金属，可将电致发光元件应用于玻璃衬底上的优点。但是，这当然不排除在盖板上提供电致发光元件。这具有不需要第一接触垫到电致发光元件的的互连的优点，也就是说，接触垫形成电极图案的一部分。

阳极和阴极的电极图案包含接触垫是合适的，其通过焊料连接互连至第一接触垫。这样的焊料连接使得互连不限于由盖板和透明衬底形成的空腔的侧面。进一步，以这种方式对密封装置没有影响。

中间密封装置包含可焊接的金属并且密封装置与焊料连接在一个工艺步骤中被焊接是非常适合的。这不仅使得制造简单，而且密封装置和接触垫在所述工艺步骤中自动对准。或者，中间密封装置可包含其它材料。例如在透明衬底包含玻璃的情况下，密封装置可以是硅氧烷材料等，藉此盖板的玻璃-陶瓷材料和透明衬底的玻璃材料可结合为一个整体结构。

在另一实施例中，电极图案的接触垫的间距可以比至少一些第二接触垫的间距大，使得具有小的间距的外部电路，特别是驱动器IC、电容器等可以直接结合至第二接触垫。

盖板和内导体的使用在空间要求方面进一步提供非常好的灵活性。盖板可以例如提供其第二面于印刷电路板上，但第一面在印刷电路板上也同样好。这取决于第二接触垫的位置。

在有利的实施例中，驱动器电路置于盖板的各面之一上，其连接至第二导电图案的第二接触垫。利用具有内导体以及驱动器电路的衬底的优点是可以自由选择驱动器电路的位置：在第一面上或在第二面上。这还可进一步提供具有空腔的多层衬底，其中可以装配驱动器电路。这样的空腔对驱动器电路提供良好的机械保护。进一步说，空腔具有将被应用于驱动器电路上的封装的边界的作用。在更合适的实施例中，盖板具有至少两个空腔，一个用于驱动器电路，一个用于电致发光元件。透明衬底可提供作为平板。进一步说，该透明衬底也可以作为驱动器电路空腔的盖子，导致块状模块。这进一步允许仅在装配后分开各个器件。

附图说明

本发明的这些和其它方面将参照下面描述的实施例来阐明和明确

附图中：

图1是按照本发明的EL器件的第一实施例的剖面示意图，

图2是按照本发明的EL器件的第二实施例的剖面示意图，

图3是按照本发明的EL器件的第三实施例的沿图2线I-I的剖面示意图。

具体实施方式

实施例1

图1是按照本发明的EL器件1的第一实施例的剖面示意图。为了清楚起见，该图和以后的附图没有按比例画，并且某些部分相对于其它部分以放大的比例画出。EL器件1包含EL元件2。EL元件2包含置于空穴-注入电极3和电子-注入电极5之间的电致发光有机层4，电极3对于将被发射的光透明。EL元件2通过气密和防水的外壳密封，该外壳由部分6-10形成。外壳包括玻璃板6形式的对将被发射的光透明的第一成形部分。EL元件2装配在板6上，该板于是作为EL元件2的衬底。外壳进一步包括盖板7形式的第二成形部分。板6和7通过低熔点金属合金的闭合环10彼此连接，以便将气密和防水的外壳密闭密封起来。焊料的闭合环10通过导电结合层8连接，闭合环形式的结合层8的形状和闭合环10的相同。同样的，焊料闭合环10通过结合层9接合到板7，闭合环形式的结合层9的形状和闭合环10的相同。

金属(例如Cu或Ag)条形式的内导体12a延伸穿过盖板7并且连接第一接触垫13a至非对准的第二接触垫14a。在类似的方法中，内导体12b连接第一接触垫13b至非对准的第二接触垫14b，内导体12c连接第一接触垫13c至非对准的第二接触垫14c。在这一实施例中，第一接触垫13a、13b、13c...和第二接触垫14a、14b、14c...排列在盖板7的同一面上，这是面对透明衬底6的面。驱动器IC15直接结合在第二接触垫14a、14b、14c...上。因为驱动器IC装配在盖板延伸超出透明衬底6的部分上，并且在盖板的“底”面上，图1中示出的器件1非常平坦。

第一接触垫13a、13b、13c...电连接至EL器件2的电极图案的互连16a、16b、16c...(其例如可以是以焊料凸起的形式)。

内导体12a、12b、12c...具有相应的部分a、b、c...其基本上平行于盖板7的(主)面延伸。充气间隙17存在于EL元件2和盖板7之间。

图2是按照本发明的EL器件21的第二实施例的剖面示意图。EL器件21与第一实施例中的类似，相同的部件使用相同的附图标记，不同的是驱动器IC15(直接)接合在盖板7的(上)面，其为远离透明衬底6的面。这种排列使得驱动器IC15位于由中间密封装置8、9、10...构成的边界区域的外面。这种情况下内导体12a、12b、12c...连接位于盖板7的底面上的第一接触垫13a、13b、13c...至位于盖板7上面的非对准的第二接触垫14a、14b、14c...。

图3是按照本发明的EL器件31的第三实施例的剖面示意图。EL器件31类似于第一实施例的器件，相同的部件使用相同的附图标记，不同的是在盖板7的“上”面，即远离透明衬底6的面，提供一驱动器IC15。这种排列使得驱动器IC15位于由中间密封装置8、9、10构成的边界之内。在这种情况下内导体12a、12b、12c...连接位于盖板7的底面上的第一接触垫13a、13b、13c...和上面上的非对准的第二接触垫14a、14b、14c...。

作为举例，EL器件1如下制造：

1、透明板部分的工艺：

尺寸为64*64*1mm的玻璃板6具有150nm厚的铟锡氧化物层以形成空穴注入电极3，部分11(供应商Balzers)以肥皂水和异丙醇按该顺序清洗。近似150nm厚的有机EL层4由旋涂合成在甲苯中的0.6wt.％的聚(2-甲氧基-5-(2，7-二甲基辛基氧)-1，4-亚苯基亚乙烯基)poly(2-methoxy-5-(2，7-dimethyloctyloxy)-1，4-phenylenevinylene)溶液提供，溶液按照Braun等，在Synth.Met.，66(1994)，75中描述的方法制造。沿着边缘通过棉签和/或刀片去除EL材料。在批量生产中，激光烧蚀是去除多余的EL材料特别优选的方法。Yb由通过掩模真空淀积，由此形成200nm厚的电子注入电极5。EL元件2完成并且装配在第一玻璃板6上。使用掩模，近似200nm厚的镍层和200nm厚的银层相继通过磁控溅射和汽相淀积的方式分别形成，从而以第一闭合环的形状形成构图的结合层8。结合层8仅有几百nm厚，可替换地在对旋涂工艺没有负面影响的情况下先于EL层提供。

2、盖板部分的工艺：

盖板7由陶瓷或玻璃-陶瓷材料形成。某些LTCC类型包括，例如嵌入玻璃相中的陶瓷微粒。其它类型包括晶化的玻璃。某些HTCC类型(高温共烧陶瓷)包括，例如纯陶瓷材料。

LTCC型系统由提供有收缩匹配的金属化膏的玻璃-陶瓷电介质组成。不同于需要顺序印刷、烘干和烧每一层的厚膜工艺，LTCC技术，就象PW B技术，将所有不同的层并行处理(也就是所有层都并行的穿孔、印刷和烘干)。当所有层被处理后，将它们堆栈、层叠并且在800至900℃之间的温度下共同烧结以形成高密度的完全集成的衬底。

使用与用于涂敷结合层8相同的方法和材料，盖板7及其内导体结构提供有与存在于板6上的第一闭合环配合的闭合环形式的构图结合层9。形成的板浸渍在包含低熔点金属合金Sn(50wt.％)Pb(32wt.％)Cd(18wt.％)(供应商Witmetaal B.V.)的镀液中，熔点145℃，在155℃保持液态。一旦从镀液中移出该板，只有结合层9提供有焊料，由此形成与板6上的的第一闭合环配合的第二闭合环。

焊料也可以淀积在第一接触垫13a、13b、13c...上。

3、连接各板：

处理过的板6和7置于保持在155℃的热平台上，其导致低熔点金属合金熔化。板6和7通过配合第一和第二闭合环接合。将第一板置于第二闭合环上就可以了。熔化的低熔点金属合金的自对准特性将两个闭合环牵引至其最大限度重叠的最终位置，同时EL元件和盖板之间的电互连彼此接触。在冷却时，闭合环10凝固形成密封EL元件2的气密和防水的外壳。由于闭合环10具有200微米的厚度，在EL元件2和板7之间存在空隙17，其中由于板6和7的接合在干燥的氮气氛中进行则间隙中充满干燥的氮气。

或者，焊料膏可直接(丝网)印刷在盖板7的下表面上。连接衬底6和盖板7之后，组件被加热至焊料膏的软化点(优选低于120℃)并且冷却。在衬底6和盖板7上的图案由于软化的焊料而自动对准。

总而言之，本发明涉及一种包含支撑在透明衬底6上的EL元件的有机电致发光器件。提供陶瓷或玻璃-陶瓷材料的盖板，盖板通过金属密封装置密封至透明衬底，由此对BL元件形成气密包封。盖板支持驱动器IC。盖板提供有内导体，该内导体连接第一接触垫和第二接触垫，第一接触垫连接至EL元件，第二接触垫连接至驱动器IC，其所连接的至少一个第一接触垫和第二接触垫没有相互对准。

Claims

1、一种有机电致发光器件，包含：

透明衬底，

盖板，提供有面对透明衬底的第一面和与第一面相对的第二面，

至少一个电致发光元件，包括排列在透明衬底和盖板之间的有机电致发光层，以及

接合透明衬底和盖板的中间密封装置，

其特征是：

盖板由选自玻璃-陶瓷和陶瓷材料的组的材料形成；

在盖板的第一面上形成的并包括第一接触垫的第一导电图案；

在盖板的各面之一上形成的并包括第二接触垫的第二导电图案；以及

通过在盖板内延伸的至少两个内导体，第一和第二导电图案被电互连，每个内导体互连第一接触垫至未与该第一接触垫对准的第二接触垫，该至少两个内导体具有平行于盖板的各面之一延伸的部分。

2、如权利要求1所述的器件，其特征是电致发光元件位于透明衬底上，并具有互连至位于盖板的第一面上的第一导电图案中的第一接触垫的阳极和阴极的电极图案。

3、如权利要求2所述的器件，其中阳极和阴极的电极图案包括接触垫，该接触垫通过焊料连接互连至第一接触垫。

4、如权利要求3所述的器件，其中中间密封装置包括可焊金属，密封装置和焊料连接在一个工艺步骤中焊接。

5、如权利要求2所述的器件，其中至少一些第一接触垫具有大于至少一些第二接触垫的间距的间距。

6、如权利要求1所述的器件，其特征是驱动器电路位于盖板的各面之一上，其连接至第二导电图案的第二接触垫。

7、如权利要求6所述的器件，其特征是驱动器电路排列在盖板的第一面。

8、如权利要求1所述的器件，其特征是盖板通过共同烧结的工艺形成。